一種太陽能相變儲(chǔ)熱墻及帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能利用系統(tǒng)，具體涉及一種太陽能相變儲(chǔ)熱墻及帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《2013-2017年中國智能建筑行業(yè)市場前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，我國建筑能耗在能源總消耗中所占比例已經(jīng)上升到27.45%。暖通空調(diào)和熱水系統(tǒng)的能耗又占到建筑總能耗的60%以上，建筑節(jié)能減排已成為亟需解決的問題。我國人口眾多，居住形式多樣，雖然城市化發(fā)展迅速，但在廣大的農(nóng)村地區(qū)以及部分城市地區(qū)域仍然存在著大量結(jié)構(gòu)相對簡單、能耗水平高的家庭獨(dú)立住宅。獨(dú)立住宅的節(jié)能減排措施依然是一個(gè)值得研究的課題。
[0003]2006年國家頒布了《中華人民共和國可再生能源法》，提倡可再生能源的利用，增加能源供給，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。可再生能源包括太陽能、風(fēng)能、水能、潮汐能等。鑒于風(fēng)能、水能等可再生能源的不穩(wěn)定性與地區(qū)差異，在建筑節(jié)能中難以有效利用和推廣，而太陽能分布廣泛，資源豐富，但利用形式仍舊比較單一，在獨(dú)立住宅中的利用形式以太陽能集熱器提供熱水為主。隨著建筑一體化技術(shù)與太陽能利用技術(shù)的不斷結(jié)合，有理由相信太陽能將在未來的建筑節(jié)能中扮演重要角色。
[0004]相變材料(PCM-Phase Change Material)是指隨溫度變化而改變物理性質(zhì)并能提供潛熱的物質(zhì)。轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，這時(shí)相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。這種材料一旦在人類生活中被廣泛應(yīng)用，將成為節(jié)能環(huán)保的最佳綠色環(huán)保載體，在我國已經(jīng)列為國家級(jí)研發(fā)利用序列。其蓄熱能力大，熱惰性強(qiáng)，作為建筑材料應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)中，能夠穩(wěn)定室內(nèi)溫度，提高室內(nèi)熱舒適性。同時(shí)，相變材料種類眾多，物理性質(zhì)也各有不同，可以根據(jù)某一房屋的使用特性進(jìn)行相變材料的選擇。
[0005]室內(nèi)自然通風(fēng)依然靠熱壓和風(fēng)壓的作用，一般情況下熱壓與壓風(fēng)壓較小，室內(nèi)很難形成有效的通風(fēng)換氣。無集中供暖的獨(dú)立住宅，墻體形式簡單，建筑材料蓄熱能力差，不能充分利用冬季白天的太陽輻射加熱室內(nèi)空氣，冬季需要額外消耗能源來供暖。Trombe墻(集熱墻)的出現(xiàn)是零能耗強(qiáng)化室內(nèi)自然通風(fēng)與冬季供暖的突破性進(jìn)展，它由重質(zhì)墻體和相隔一定距離的玻璃蓋板組成，其間形成空氣通道，通過不同季節(jié)對不同通風(fēng)口的啟閉來調(diào)節(jié)集熱墻的性能。但傳統(tǒng)的集熱墻，蓄熱能力弱，功能單一，只能用來供暖或通風(fēng)降溫，并且容易出現(xiàn)夏季過熱、冬季晝夜溫度波動(dòng)較大的情況。
[0006]申請?zhí)枮?01310062987.5的中國專利公開了一種無能耗的建筑自然通風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用Trombe墻技術(shù)，并在空氣通道頂部設(shè)置風(fēng)誘導(dǎo)式旋轉(zhuǎn)排風(fēng)帽，在進(jìn)風(fēng)口設(shè)置風(fēng)誘導(dǎo)式旋轉(zhuǎn)進(jìn)風(fēng)帽，強(qiáng)化室內(nèi)自然通風(fēng)。但其集熱墻體為普通墻體，蓄熱能力有限，功能單一。并且在冬季工況下難以應(yīng)用，不能做到室內(nèi)氣流的自循環(huán)加熱，供暖效果差，甚至降低室內(nèi)溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能相變儲(chǔ)熱墻及帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)，其功能多樣，操作簡單，不消耗能源，能夠克服傳統(tǒng)Trombe墻(集熱墻)的缺點(diǎn)。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]—種太陽能相變儲(chǔ)熱墻，該太陽能相變儲(chǔ)熱墻由填充有相變材料的高溫相變層、中溫相變層和低溫相變層依次連接構(gòu)成，且高溫相變層、中溫相變層和低溫相變層內(nèi)填充的相變材料的相變溫度依次降低。
[0010]所述的高溫相變層的外側(cè)設(shè)有能夠升降的外隔熱卷簾，低溫相變層的外側(cè)設(shè)有能夠升降的內(nèi)隔熱卷簾。
[0011]所述的高溫相變層的外表面涂有吸熱涂層。
[0012]所述的高溫相變層、中溫相變層和低溫相變層內(nèi)填充的相變材料為無機(jī)相變材料或有機(jī)相變材料，高溫相變層內(nèi)填充的相變材料的相變溫度為38?42°C、中溫相變層內(nèi)填充的相變材料的相變溫度為28?32°C、低溫相變層內(nèi)填充的相變材料的相變溫度為18?22Γ。
[0013]該通風(fēng)系統(tǒng)的外墻由圍護(hù)結(jié)構(gòu)和玻璃蓋板構(gòu)成，其中外墻的東、西、北、上、下側(cè)都由圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，外墻的南側(cè)由玻璃蓋板構(gòu)成;且北側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的上部設(shè)有室外進(jìn)風(fēng)口，玻璃蓋板的上部設(shè)有室外排風(fēng)口；外墻內(nèi)設(shè)有太陽能相變儲(chǔ)熱墻和熱水系統(tǒng)，其中太陽能相變儲(chǔ)熱墻靠近玻璃蓋板設(shè)置，且太陽能相變儲(chǔ)熱墻的高溫相變層朝南，太陽能相變儲(chǔ)熱墻與玻璃蓋板之間留有空氣通道，太陽能相變儲(chǔ)熱墻與上側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間設(shè)有上通風(fēng)口，太陽能相變儲(chǔ)熱墻與下側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間設(shè)有下通風(fēng)口；室外進(jìn)風(fēng)口、室外排風(fēng)口、上通風(fēng)口和下通風(fēng)口上均設(shè)有能夠打開和關(guān)閉的擋風(fēng)板;熱水系統(tǒng)穿過太陽能相變儲(chǔ)熱墻的低溫相變層進(jìn)行換熱。
[0014]所述的熱水系統(tǒng)由水箱、分水器、集水器、出水閥和若干根集熱水管構(gòu)成，其中水箱設(shè)置在上側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的上方并與分水器相連通，每根集熱水管的兩端分別與分水器和集水器相連通，所有集熱水管均豎直的埋覆于太陽能相變儲(chǔ)熱墻的低溫相變層內(nèi)，分水器和集水器水平的埋覆于太陽能相變儲(chǔ)熱墻的低溫相變層內(nèi)，出水閥位于太陽能相變儲(chǔ)熱墻的外部并與集水器相連通。
[0015]所述的分水器、集熱水管和集水器的材質(zhì)為銅。
[0016]所述的圍護(hù)結(jié)構(gòu)為空心磚墻體。
[0017]所述的玻璃蓋板為雙層中空玻璃。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0019]本發(fā)明提供的太陽能相變儲(chǔ)熱墻，其中設(shè)置了三級(jí)不同相變溫度的相變層，而且在建造及使用時(shí)，將其設(shè)置為由南向北相變層的相變溫度依次降低的狀態(tài)，這樣在儲(chǔ)熱時(shí)，由最南側(cè)的高溫相變層來吸收太陽輻射，并逐漸傳導(dǎo)熱量至中溫相變層和低溫相變層，能夠提高該儲(chǔ)熱墻的蓄熱量;而在放熱過程中，由低溫相變層對室內(nèi)溫度進(jìn)行加熱，并對熱水系統(tǒng)中的冷水進(jìn)行加熱，中溫相變層和高溫相變層中的熱量依次向低溫相變層內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)充，能夠延長放熱時(shí)間，并克服太陽能的不穩(wěn)定性。
[0020]進(jìn)一步的，本發(fā)明提供的太陽能相變儲(chǔ)熱墻，在高溫相變層的外表面涂刷吸熱涂層，能夠增強(qiáng)其對太陽能的吸收利用。而且在高溫相變層的外側(cè)設(shè)置可升降的外隔熱卷簾，當(dāng)放下外隔熱卷簾遮擋住高溫相變層時(shí)，可以阻擋高溫相變層吸收太陽輻射，并能夠阻擋高溫相變層對外界環(huán)境放熱。同時(shí)在低溫相變層的外側(cè)設(shè)置可升降的內(nèi)隔熱卷簾，當(dāng)放下內(nèi)隔熱卷簾遮擋住低溫相變層時(shí)，可以阻擋低溫相變層對外界環(huán)境放熱。
[0021]本發(fā)明提供的帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)，能夠克服傳統(tǒng)Trombe墻(集熱墻)的缺點(diǎn)，其蓄熱能力強(qiáng)，功能多樣，操作簡單，且不消耗能源。在夏季可以起到通風(fēng)降溫并加熱生活用水的作用，在冬季可以用來供暖，克服了傳統(tǒng)太陽能集熱通風(fēng)系統(tǒng)在冬季工況下難以應(yīng)用的問題。本發(fā)明提供的帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)，在夏季時(shí)，白天利用太陽能相變儲(chǔ)熱墻吸收太陽輻射，強(qiáng)化室內(nèi)自然通風(fēng)與加熱生活用水，夜晚利用太陽能相變儲(chǔ)熱墻所儲(chǔ)蓄的熱量，能夠繼續(xù)強(qiáng)化室內(nèi)自然通風(fēng)與加熱生活用水，因此能夠提高空氣品質(zhì)并降低建筑能耗;在冬季時(shí)，白天利用太陽能相變儲(chǔ)熱墻吸收太陽輻射，使室內(nèi)氣流自循環(huán)加熱，對室內(nèi)進(jìn)行供暖，供暖效果好，夜晚利用太陽能相變儲(chǔ)熱墻所儲(chǔ)蓄的熱量，能夠繼續(xù)使室內(nèi)氣流自循環(huán)加熱，對室內(nèi)進(jìn)行供暖，供暖效果好，因此能夠降低室內(nèi)熱負(fù)荷。所以本發(fā)明提供的帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)能夠有效克服傳統(tǒng)太陽能集熱墻功能單一、夏季白天過熱與冬季夜間過冷及晝夜溫度波動(dòng)較大的問題，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明提供的帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明提供的帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)中熱水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明提供的帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)的冬季白天工作模式的示意圖。
[0025]圖4為本發(fā)明提供的帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)的冬季夜間工作模式的示意圖。
[0026]圖5為本發(fā)明提供的帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)的夏季白天工作模式的示意圖。
[0027]圖6為本發(fā)明提供的帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)的夏季夜間工作模式的示意圖。
[0028]其中:I為水箱、2為上通風(fēng)口、3為室外排風(fēng)口、4為分水器、5為玻璃蓋板、6為外隔熱卷簾、7為空氣通道、8為集水器、9為下通風(fēng)口、10為高溫相變層、11為中溫相變層、12為集熱水管、13為低溫相變層、14為內(nèi)隔熱卷簾、15為出水閥、16為室外進(jìn)風(fēng)口、17為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030]本發(fā)明總的構(gòu)思是:以trombe墻原理為基礎(chǔ)，采用具有多級(jí)相變點(diǎn)的太陽能相變儲(chǔ)熱墻替代傳統(tǒng)重質(zhì)墻體，豐富集熱墻功能的同時(shí)提升墻體性能，本發(fā)明提供的一種太陽能相變儲(chǔ)熱墻及帶有太陽能相變儲(chǔ)熱墻的通風(fēng)系統(tǒng)能夠達(dá)到利用太陽能夏季強(qiáng)化室內(nèi)自然通風(fēng)降溫、冬季供暖的功能。為了詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容以及構(gòu)造和目的，下面結(jié)合附圖進(jìn)行具體介紹。[0031 ]由圖1可知，本發(fā)明提供的太陽能相變儲(chǔ)熱墻，由相變溫度從高到低的高溫相變層
10、中溫相變層11和低溫相變層13依此連接構(gòu)成，且在高溫相變層10的外側(cè)設(shè)有可活動(dòng)的外隔熱卷簾6，在低溫相變層13的外側(cè)設(shè)有可活動(dòng)的內(nèi)隔熱卷簾14。其中高溫相變層10的外表面涂有黑色的吸熱涂層，內(nèi)部填充相變微膠囊，相變材料可以是無機(jī)相變材料、有機(jī)相變材料，相變點(diǎn)40 °C左右。中溫相變層11內(nèi)部填充相變微膠囊，相變材料可以是無機(jī)相變材料、有機(jī)相變材料，相變溫度點(diǎn)30 °C左右。低溫相變層13內(nèi)部填充相變微膠囊，相變材料可以是無機(jī)相變材料、有機(jī)相變材料，相變點(diǎn)20 °C左右。
[0032]在